文/方陵生
想象一下你坐在轉(zhuǎn)椅上,一次又一次地用腳尖頂在地板上,讓轉(zhuǎn)椅快速轉(zhuǎn)動起來。雖然不可能像花樣滑冰運動員轉(zhuǎn)得那么快,但只要轉(zhuǎn)速足夠快,當你停下想要站起身來時,往往就會感覺重心不穩(wěn),甚至會摔倒在地。
這并不奇怪,每個孩子遲早都會發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象——如果他們用力旋轉(zhuǎn)自己,那么很容易就會摔倒。但在欣賞花樣滑冰運動員快速旋轉(zhuǎn)的健美身姿時,我們似乎很容易忽略,他們?nèi)犴g的、有著與眾不同天賦能力的身體其實和我們一樣,同樣受到物理定律的支配。那么,為什么冬奧會上的花滑運動員能夠突破連續(xù)快速旋轉(zhuǎn)的極限而且不會摔倒呢?
花樣滑冰頂級運動員們在做所有高難度快速旋轉(zhuǎn)動作時,內(nèi)耳半規(guī)管中的液體會晃動。這一點與你我,以及所有其他人都一樣。當你坐在轉(zhuǎn)椅上旋轉(zhuǎn)得足夠快的話,內(nèi)耳半規(guī)管中的液體晃動會讓你產(chǎn)生眩暈感,而其中敏感的運動傳感器是旋轉(zhuǎn)動作導致眩暈的根源所在。
我們每一側內(nèi)耳中各有3個充滿液體的小管——半規(guī)管,每一個都與不同的運動軸對應,包括上下運動、左右運動和兩側運動。頭部運動時,半規(guī)管里的液體會晃動,液體里的運動傳感器就像漂浮在水面的一小片海草,可以隨時感知身體的運動。點頭時,一組管子里的運動傳感器被激發(fā);搖頭時,另一組管子向大腦發(fā)送信號;用兩側耳朵分別觸碰兩邊肩膀時,最后一組運動傳感器就會啟動。但通常情況下,頭部的這些動作不會持續(xù)太久。尤其是旋轉(zhuǎn)運動,往往只發(fā)生在很短的時間內(nèi)。例如頭轉(zhuǎn)向窗外、腦袋后傾、脖子扭動,諸如此類,內(nèi)耳跟蹤這類運動可以說是駕輕就熟,非常勝任。
內(nèi)耳中的運動傳感器向大腦發(fā)送信息,讓我們了解身體所處的空間位置,這有助于眼睛對周圍環(huán)境的認知保持穩(wěn)定。
身體旋轉(zhuǎn)時,如果讓眼睛的關注點保持穩(wěn)定,通常就不會產(chǎn)生惡心感。但當我們對位置和運動的感覺出現(xiàn)異常時,眼睛就會開始出現(xiàn)間歇性的閃爍,以試圖跟上實際上并未發(fā)生的運動。這個過程就像攝影師用抖動的雙手拍照。因為我們的身體生來就不能適應持續(xù)的旋轉(zhuǎn),持續(xù)旋轉(zhuǎn)會破壞內(nèi)耳感知運動的穩(wěn)定性。打個比方,如果你將一杯水放在一個餐桌轉(zhuǎn)盤上,輕輕旋轉(zhuǎn)一小點兒,然后停下,水面會保持靜止不動。但如果讓轉(zhuǎn)盤多旋轉(zhuǎn)一段時間,然后停止旋轉(zhuǎn),杯子里的水就會晃動起來,產(chǎn)生漣漪。在餐桌轉(zhuǎn)盤停轉(zhuǎn)之后,杯子里的水還會持續(xù)晃動較長一段時間。
當你坐在轉(zhuǎn)椅上旋轉(zhuǎn)時,耳朵也會受到類似的影響。在經(jīng)歷連續(xù)較長時間的旋轉(zhuǎn)后,耳朵里的液體擁有了足夠多的動量,因此在旋轉(zhuǎn)停下很久之后,它們還會一直晃動,并通過那些像海草一樣的運動傳感器繼續(xù)向大腦發(fā)送信號,告知大腦你的身體仍在運動,而事實上你早已經(jīng)停止運動了。大腦試圖糾正這個動作,于是眼前的場景開始變得不穩(wěn)定,促使身體向某個方向傾斜,然后你也可能會隨之倒下。
花樣滑冰運動員憑借著與常人不同的天賦能力和堅韌的毅力,對自己的感官有著驚人的掌控力。但即便是頂級花樣滑冰選手,也不能對身體的自然反應完全免疫,他們的內(nèi)耳構造和你我的并無任何不同,沒有人能通過訓練讓內(nèi)耳中的液體不遵守自然的慣性定律。
事實上,花樣滑冰運動員的內(nèi)耳在訓練中很可能經(jīng)歷過比大多數(shù)人一生經(jīng)歷的更多的感官沖擊和迷亂。如果讓一個未經(jīng)任何訓練的普通人來模仿花樣滑冰運動員的旋轉(zhuǎn)動作,那么他會感覺自己“像在太空中翻滾”。
通常,花樣滑冰運動員克服眩暈感的第一步,是使大腦逐漸適應旋轉(zhuǎn)運動的感覺,然后習慣成自然。這也是大腦一直擁有的能力。
但對為奧運會級別的高速旋轉(zhuǎn)做準備的運動員來說,事情可能并沒有這么簡單。特別是花樣滑冰運動員,他們需要適應一整套的感官輸入,這比慢慢地把自己放進冰冷的水池里難度可是大得多。
因而,克服眩暈感的關鍵所在就是:練習、再練習,一遍又一遍地練習,以漸漸地適應眩暈感。眩暈癥患者,需要經(jīng)常進行各種扭頭練習,但對于花樣滑冰運動員來說,這個過程更直接。他們需要不斷做旋轉(zhuǎn)運動,開始時只轉(zhuǎn)一兩圈,漸漸適應,這種適應性會逐漸累積起來,最終達到預期的訓練目標。
但即便經(jīng)過嚴酷的訓練,也并不能有盡善盡美的結果。能夠參加冬奧會比賽的花樣滑冰運動員,對快速旋轉(zhuǎn)也不能百分之百習慣,也會因為長時間的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生方向迷失感。教練通常會告訴他們,在旋轉(zhuǎn)運動停止時,眼睛努力去盯著某個固定不動的地標。從神經(jīng)科學的角度來看,這是很有道理的。因而在每次旋轉(zhuǎn)前,最好提前選擇好某個地標,作為旋轉(zhuǎn)后視線固定的目標,以便旋轉(zhuǎn)停止后能夠準確定位自己的空間位置。這樣,即使內(nèi)耳因旋轉(zhuǎn)影響給大腦提供了混亂的信息,至少眼睛也可以為身體的穩(wěn)定提供一些幫助。
(摘自2022年第2期《科學24小時》)